第四代战斗机发动机的结构特点

F-22战斗机F-22 世界上第一种也是目前唯一一种投产的第四代超音速战斗机，它所具备的“超音速巡航、超机动性、隐身、可维护性”（即所谓的S4 概念，也有资料将“短距起落”包含在内，称为S5）成为第四代超音速战斗机事实上的划代标准。

它的任务包括：夺取制空权，向美军作战提供空中优势，在战区空域有效实施精确打击；防空火力压制和封锁、纵深遮断，近距空中支援。

与第三代战斗机相比，F/A-22飞机最具里程碑意义的技术特性是：采用全隐身与气动综合布局、持续的超音速巡航能力、过失速机动、短距起降、先进的机载设备和火控系统与综合航空电子系统。

F-22加速飞行即将跨越音速前F-22设计结构：F-22采用双垂尾双发单座布局。

垂尾向外倾斜27度，恰好处于一般隐身设计的边缘。

其两侧进气口装在翼前缘延伸面（边条翼）下方，与喷嘴一样，都作了抑制红外辐射的隐身性设计，主翼和水平安定面采用相同的后掠角和后缘前掠角，都是小展弦比的梯形平面形，水泡型座舱盖凸出于前机身上部，全部武器都隐蔽地挂在4个内部弹舱之中。

在平面内为带高位梯形机翼的带尾翼的综合气动力系统，包括彼此隔开很宽和带方向舵并朝外倾斜的垂直尾翼，并且水平安定面直接靠近机翼布置。

按照技术标准(小反射外形、用吸收无线电波的材料、用无线电电子对抗器材和小辐射的机载无线电电子设备装备战斗机，其设计最小有交错射面为0.1平方米左右。

F/A-22是美国战斗机中使用钛合金与复合材料最多的机型。

其中钛-64合金约36%、热定型复合材料约24%、铝合金约16%、钢约6%、钛-52222合金约3%、热塑复合材料约1%、其它约15%。

F-22机身蒙皮全都是高强度、耐高温的BMI复合材料。

新研究开发的高强度钴-62222合金，初问世就用在F—22上。

主起落架使用钢材。

武器舱门与起落架舱门使用热塑复合材料。

两侧翼下菱形截面发动机进气道为不可调节的进气道，为敷设发动机压气机冷壁进气道呈S形通道。

发动机二维喷管，有固定的侧壁和调节喷管横截面积及按俯仰±20°角偏转推力矢量而设计的可动上调节板和下调节板.4S特点：超音速巡航能力:说到超音速性能，首先要提到的就是超音速巡航能力。

第四代军用航空发动机（F119和EJ2000）资料来源：西北工业大学F119 ：结构形式：双转子加力式涡轮风扇发动机推力范围：加力 15568daN中间 9786daN用途： F22结构与系统：风扇：3级轴流式，无进口导流叶片，宽弦设计高压压气机：6级轴流式，整体叶盘结构燃烧室：环型，浮壁结构高压涡轮：单级轴流式，采用第三代单晶涡轮叶片材料，隔热涂层和先进冷却结构低压涡轮：单级轴流式，与高压涡轮对转加力燃烧室：整体式，内外涵各设单圈喷油环矢量喷管：二元矢量收敛－扩张喷管，俯仰方向可作-20度到 +20度的偏转控制系统：第三代双余度FADEC装备F119的F22研制概况：F119 是普惠公司为美国第四代战斗机研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机．其设计目标是：不加力超音速巡航，非常规机动和短距起落能力，隐身性能，寿命费用降低至 25% ，零件数减少 40%~60% ，推重比提高 20%, 耐久性提高两倍，零件寿命延长 50% ．F119 上采用的先进技术有：三维粘性叶轮机设计方法，整体叶盘结构，高紊流度强旋流主燃烧室头部，浮壁式燃烧室结构，高低压涡轮旋向相反，整体加力式燃烧室设计，二元矢量喷管和第三代双余度 FADEC 等 .试车台上的F119收敛－扩张型尾喷管EJ2000 ：结构形式：双转子加力式涡轮风扇发动机推力范围：中间6000daN加力9000daN用途：欧洲战斗机EF2000结构与系统：风扇：3级轴流式，采用三维跨音速宽弦叶片，无进口导流叶片．压比约为4.0高压压气机：5级轴流式燃烧室：环型，蒸发式喷油嘴涡轮：单级轴流式低压涡轮＋单级轴流式高压涡轮加力燃烧室：燃烧和混合型，采用多根径向火焰稳定器尾喷管：全程可调收敛－扩张式控制系统：FADEC，具有故障诊断和状态监视能力装配EJ2000发动机的EF2000战斗机研制概况：EJ2000是欧洲四国联合研制的先进双转子加力式涡轮风扇发动机，用于欧洲四国联合研制的九十年代战斗机 EF2000．参加工作的有英国的罗 ? 罗公司，德国发动机涡轮联合公司，意大利菲亚特公司和西班牙涡轮发动机工业公司．1991年10月EJ2000原型机首次运转．在发动机的设计要求中，除了达到高推重比(10)和地耗油率外，特别强调高的可靠性，耐久性和维修性及低的寿命期费用．EJ2000发动机EJ2000全景图。

F100大战F110，第4代战机涡扇发动机，谁是史上最佳（下）F100进化论当普惠F100发动机于1972年随麦克唐纳·道格拉斯F-15A“鹰”式战斗机开始服役时，曾有人大胆地预测F100将成为西方最成功、最安全的第四代战斗机涡扇发动机，但很快就被现实打脸。

经过重重改进后的F100-PW-200终于堪用，该发动机正常干推力5634千克，最大军推6618千克，最大加力推力10782千克，大修间隔时间仅大约900个总累积循环（TAC）。

F-15E的换发作业不管怎样，F100在模块化设计和可维护性方面仍彻底改变了战斗机涡扇的设计。

F100是一种轴流式涡扇发动机，涵道比0.7，发动机为双转子结构，一根传动轴轴承载由两级涡轮驱动（两级高压涡轮和两级低压涡轮）的三级风扇，另一根轴承载由另两级涡轮驱动的10级压气机。

F100在设计上高度模块化，任何主要模块都被设计为可在基地而不是维修站进行拆卸和更换，其风扇、核心机、低压涡轮、尾喷管和附件机匣都可以分别拆卸和更换，而无需拆卸发动机的其余部分。

在忍受了F100的可靠性和耐久性问题近十年后，美国空军在1983年推出“替代战斗机发动机”计划，为F-15和F-16战斗机引入通用电气的F110作为替代发动机，这刺激了普惠研制出F100-PW-220改进型。

这款经过升级的发动机通过改进压气机的空气动力学特性、冷却效率以及更有效地将压气机引出的冷却空气输送到发动机热区，从而大大提高了可靠性、耐用性和稳定性，从根本上解决了发动机失速问题。

上述改进使F100-PW-220两次大修间隔提高到4300个总累积循环（TAC），相当于大约7年的运行时间。

发动机最大干推力和最大加力推力与-200保持一致。

F100-PW-220还引入了另一项旨在提高发动机的安全性和可靠性的重大升级，尽管该发动机保留了传统的液压机械控制系统作为备份，但引入了全新设计的数字电子发动机控制以及发动机诊断单元，能记录整个发动机性能数据，便于维护和故障排除。

F-18“大黄蜂”战斗机（F-18 Hornet，编号亦作F/A-18）是美国诺斯罗普公司为美海军研制的舰载单座双发超音速多用途战斗第四代战斗/攻击机（国际第四代战斗机标准），它也是美国军方第一种兼具战斗机与攻击机身份的机种，基于这个原因，作为美国海军最重要的舰载机，F-18的用途广泛，它既可用于海上防空，也可进行对地攻击。

该机于1978年首飞，1983年进入美国海军服役，2006年7月28日F-14“雄猫”战斗机退役后，F-18成为美国航空母舰上唯一的舰载战斗机。

中文名称F/A-18 “大黄蜂”战斗攻击机英文名称F/A-18 Hornet Fighter/Attacker研制时间1978年11月18日服役时间1983年1月7日国家美国制造方麦道／波音／诺斯洛普公司乘员1人（A型/C型）；2人（B型/D型）产量1,458架以上目录1发展沿革2技术特点▪机载武器3性能数据4衍生机型▪F/A-18A“大黄蜂”▪F/A-18B“大黄蜂”▪F/A-18C“夜攻大黄蜂”▪F/A-18D“大黄蜂”▪F/A-18E/F“超级大黄蜂”▪F/A-18G“咆哮者”▪F-18 “沉默大黄蜂”5实战情况6装备情况7重要事件1发展沿革研发背景1975年1月13日，由诺斯罗普公司设计的YF-17在 ACF（（Aerial Combat Fighter，空战战斗机）项目中被对手通用动力的 YF-16 击败，F-18飞行图[1]原因是 YF-16 的速度比 YF-17 略快，且其安装的 F-100 发动机已被 F-15 采用，可降低维护费用。

YF-16 即是后来大名鼎鼎的 F-16 战斗机，产量超过4500架，至今仍未停产。

失去了美国空军 ACF 合同之后，诺斯罗普公司原本打算就此打住，但美国海军对新战机的需求又使 YF-17 获得了一线生机。

因为70年代初，“雄猫”项目遭遇研发困难，成本不断超支，于是美国海军启动了VFAX（Naval Fighter Attack Experimental，舰载战斗攻击机）项目。

从日本“心神第四代战斗机技术验证机看日本航空工业能力看气动布局：有明显三代机特征本刊记者（以下简称记）：我们知道世界上目前只有美、俄等少数几个国家已经研发或正在研发第四代战斗机，宣布公开四代机研制计划并制造出样机的国家也为数不多，日本算是这少数国家之一，您在以前本刊的采访中就曾说过，要评价一架飞机，首先要看的就是气动布局，那么日本“心神”战斗机从气动布局上讲有什么特点？您能否评价一下这架飞机的设计思路和水平？王正平教授（以下简称王）：其实，第四代战斗机在设计上，其气动布局都有一些共有的特点，具体到每架飞机上，则有各自一些特有的特点。

具体到“心神”上来讲，它实际上就是一架第四代战斗机的技术验证机，关于四代机所需要的高推重比矢量推力发动机技术、先进综合航电技术、先进气动布局技术以及材料技术，都需要在这样一个平台作为技术集成的对象体现出来，这样一来才能够集中验证和试验日本在先进战斗机领域究竟能做出什么样的东西，因此，它用于技术探索和验证的因素比较大，还是立足于验证四代机的核心技术。

当然，作为一架技术验证机，“心神”身上的确体现出了许多四代机的相关技术，从最初的第一印象来看，它好像的确是参照美国的第四代战斗机F-22来设计的，从日本人的思想定位上，也是这么认为的，就是设计一款第四代的具有隐身性能的空中优势战斗机，这种设计思路就决定了，“心神”在总体外形上一眼看去，跟目前其他三款四代机都很相似。

记：那么从具体的气动设计上来讲，比如“心神”的机头虽然有菱形的隐身设计，但机头总的看却相当修长，与机身整体比例明显比F-22看上去要长不少，有的人甚至认为它很像F-15的机头，您怎么看这个问题？王：仅从机头布局来看，“心神”与F-22相比，应该说还带有一点点三代机的特征，即显得稍微细长一些，可能更像是F/A-18“大黄蜂”，F-15的机头还是要更宽一些的。

从术语上来讲，就是长细比比较大，还是朝向三代机布局上靠，不光机头，机身也是如此。

从历代战斗机核心性能特征看经列装服役的仅有美国F-22/-35、俄罗斯苏-57三种机型。

这代飞机不仅飞行性能进一步提高，具备超声速巡航、超机动和高敏捷等特性，更重要的是拥有良好的隐身性能，由此在作战能力方面与上一代飞机拉开了巨大差距。

美《空军杂志》所提出的五代划分法中的历代战斗机代表机型在此划代方式中，最引人注目的是其中的三代机，这批飞机尽管型号众多、性能各异，但是从平台性能来看，它们都有一个共同特点，就是仍然在延续前两代战斗机对高空高速性能的追求（这之后的四代机则转向高机动）。

同时，这批飞机在气动布局、动力装置、航电系统等方面所采用的技术，也大致处于同一水平（四代机则在这些技术领域全面更新换代），因此将它们全部划归一代也并非说不过去。

根据该划代标准，欧洲台风、法国阵风、瑞典鹰狮、美国F/A-18E /F 超级大黄蜂、俄罗斯苏-35/米格-35等部分20世纪90年代后入役的战斗机，尽管与美国F-22同期研制，作战能力也较早期四代机明显提高，但与F-22为代表的五代机仍有着很大差距，尤其是不具备隐身这一核心性能特征，因而被认为比五代机所代表的技术层次低0.25—0.5代，为此专门为这些飞机设置了4+和4++（或称4.5、4.75）两个子代。

考虑到此划代标准公布时间较早，其中部分信息已略显过时，为此笔者对其做了一定修正完善，如下表所示。

在修正后的划代标准中，笔者参照四代机被细分为三个子代的做法，将其中的三代机也同样细分为3、3+、3++三个子代。

这主要是因为这代飞机在发展过程中，从平台性能来看仍表现出较为明显的阶段性：飞行速度由低超声速逐步提升到马赫数2以上，飞机平台由轻型制空/截击逐步转向中/重型多用途。

此外，这一时期出现的两种具备“双3”性能的高空高速截击/侦察机（美国YF-12/SR-71和苏联米格-25），由于飞行性能和功能用途均比较另类，笔者为其另外单独设置了一个子代。

历代战斗机核心性能特征分析历代战斗机都有各自众多性能特点，如果以对飞机作战能力提升的贡献大小以及具备该性能的技术门槛高低为标准，对其进行分类排序，可以发现每代战斗机都拥有一项比较特殊、最具标志性的性能特点，它对于本代战斗机代次地位的维持意义特别重大，我们可以将其称为核心性能特征（或代差特征、标志性性能特征）。